Des entreprises comme Vector Atomic et Infleqtion aident l'armée à exploiter les technologies quantiques pour développer la détection souterraine, des communications sécurisées et des alternatives au GPS.
By Jérémy Bogaisky
Ifun ballon espion flottant au-dessus des États-Unis est un exemple d'une guerre technologique du XIXe siècle, pensez au quantique comme au futur proche.
Le Pentagone cherche depuis des années de nouvelles façons d'utiliser la physique quantique pour faire la guerre, qu'il s'agisse de développer des ordinateurs plus puissants, de soutenir le GPS, de renforcer la sécurité des communications ou de créer des moyens de surveillance capables de mieux détecter les sous-marins submergés et les bunkers souterrains. Il y a urgence : la Chine investit également massivement dans le développement de ces capacités.
Prenez le GPS, par exemple. En cas de conflit armé entre les États-Unis et la Chine, l'une des premières cibles des deux parties serait le système de positionnement global de l'autre pays. Imaginez le chaos au sol et la confusion dans le ciel sans lui.
Les chercheurs développent des systèmes de navigation améliorés quantiques qui permettraient aux navires et aux avions de garder le cap en cas de panne du GPS, ainsi que de guider les missiles vers leurs cibles avec plus de précision. Une partie de cela implique de créer des horloges atomiques plus précises, puisque le GPS est au cœur d'un système de chronométrage - calculant la différence de temps entre les satellites et les récepteurs au sol. La technologie sera prête d'ici cinq ans, a déclaré Michael Hayduk, directeur adjoint du Laboratoire de recherche de l'Air Force.
"Cela va changer le monde de manière assez remarquable, et vous n'aurez pas à attendre trop longtemps", a déclaré William Clark, physicien et vice-président d'Infleqtion, une startup qui est l'un des leaders dans le domaine. Forbes.
PRÊT OU PAS
Évaluation par le ministère de la Défense de l'état de préparation et de l'impact militaire attendu d'une gamme de technologies quantiques.
Dans sa course technologique avec la Chine, le Pentagone a augmenté ses dépenses de recherche et développement dans de nombreux domaines, y compris les sciences quantiques. Les agences gouvernementales avaient 918 millions de dollars à dépenser en R&D quantique au cours de l'exercice 2022, contre 449 millions de dollars en 2019, avec l'Air Force Research Laboratory, la Defense Advanced Research Projects Agency et l'Office of Naval Research parmi les principaux bailleurs de fonds. Leurs contributions ont été complétées par des montants croissants de capital-risque. Les startups quantiques américaines ont absorbé 870 millions de dollars de financement en 2022, selon Pitchbook, soit près du double de 2020.
L'accent a été mis sur le développement d'ordinateurs quantiques. Alors que l'informatique classique est basée sur des « bits » qui valent un ou zéro, l'informatique quantique utilise des particules subatomiques comme des « qubits ». En raison du phénomène quantique de superposition, les qubits peuvent être à la fois un et zéro, ou des proportions intermédiaires, ce qui pourrait permettre de les utiliser pour résoudre rapidement des problèmes complexes qui sont hors de portée des machines actuelles.
Les ordinateurs quantiques utiles peuvent être dans une décennie ou plus, mais certaines des recherches sous-jacentes sur le contrôle des atomes et des photons individuels sont sur le point d'être utilisées pour fabriquer des capteurs plus précis, y compris ceux qui suivent le mouvement, comme les accéléromètres et les gyroscopes, comme ainsi que des appareils qui détectent de petits changements dans la force de gravité et les champs magnétiques.
SAUT QUANTIQUE
L'armée étudie une gamme d'applications pour la technologie quantique.
Rapports en 2017 d'une percée chinoise dans la magnétométrie quantique a soulevé des spéculations selon lesquelles il pourrait être en mesure de déployer un réseau aéroporté d'appareils pour détecter les sous-marins sous-marins à des kilomètres de distance. De nombreux experts sont sceptiques, mais à long terme, on s'attend à ce que les gravimètres et magnétomètres quantiques soient en mesure de cartographier plus précisément les caractéristiques souterraines telles que les gisements de pétrole et de minéraux, les nappes phréatiques, les bunkers et les tunnels.
Cryptographie
La menace des percées de la Chine dans l'informatique quantique a déjà un impact sur la cybersécurité. Les initiés de la sécurité nationale disent que la Chine et d'autres pays hostiles sont collecte des communications cryptées et d'autres données sensibles des États-Unis et les stockent jusqu'au jour où les ordinateurs quantiques seront suffisamment puissants pour déchiffrer leur cryptage.
L'année dernière, l'administration Biden et le Congrès ont pris des mesures pour pousser les agences gouvernementales à passer à de nouvelles méthodes cryptographiques "post-quantiques" qui sont considérées comme imprenables pour les ordinateurs quantiques.
La Chine adopte une approche différente et plus coûteuse face à la menace de craquage de code quantique. Le pays a développé des réseaux de milliers de kilomètres de câbles à fibres optiques reliant les grandes villes qui distribuent des clés quantiques aléatoires via des photons pour sécuriser les communications. En raison de la nature de la mécanique quantique, on pense que toute tentative d'espionnage sur un tel réseau modifierait les photons, alertant les utilisateurs. La Chine est également le premier pays à démontrer la distribution de clé quantique par satellite.
Forte de ces efforts, la Chine a devancé les États-Unis dans le domaine des communications quantiques, un Étude RAND conclu l'année dernière. Les États-Unis sont en tête de l'informatique quantique, bien qu'il ne soit pas clair si l'un ou l'autre a un avantage en matière de détection, ont écrit les chercheurs de RAND.
Chronométrage et navigation
La génération actuelle de GPS par satellite ne peut estimer les emplacements qu'à moins de trois mètres. La physique quantique permettrait plus de précision.
Dans les laboratoires, les scientifiques ont développé des horloges atomiques plus précises, de la taille d'une pièce, basées sur des lasers optiques qui perdraient une seconde après des milliards d'années. Vector Atomic fait partie d'une poignée d'entreprises travaillant au développement d'horloges plus petites et plus robustes pour une utilisation quotidienne sur le terrain, échangeant les performances de pointe des percées de laboratoire contre la fiabilité et la praticité.
L'été dernier, lors des exercices navals multinationaux Rim of the Pacific (RIMPAC), la startup basée en Californie a déclaré avoir fait la démonstration d'horloges optiques embarquées dans un boîtier relativement compact de 40 litres qui déviait de la précision de 10 billionièmes de seconde après environ une heure. Les horloges GPS par satellite actuelles dérivent autant après 20 secondes.
Ce genre d'amélioration pourrait avoir une multitude d'avantages. Le GPS resterait précis avec des mises à jour moins fréquentes des horloges satellites depuis le sol. Associé à des satellites en orbite terrestre basse, ce qui rapprocherait les signaux GPS, une synchronisation plus précise améliorerait la précision à quelques centimètres près. Cela signifierait, par exemple, que le GPS pourrait garder les véhicules sans conducteur dans leurs voies.
Un meilleur timing permettrait également une utilisation plus efficace des réseaux cellulaires et autres réseaux sans fil, regroupant davantage d'utilisateurs dans un spectre actuellement considéré comme très encombré.
Des horloges atomiques portables pourraient être installées sur des avions ou des véhicules terrestres. Cela permettrait aux forces américaines d'ériger des réseaux GPS locaux temporaires autour des champs de bataille avec des signaux de communication trop puissants pour être perturbés, tandis que les États-Unis bloqueraient les systèmes de navigation spatiaux ennemis, a déclaré Jamil Abo-Shaeer, PDG de Vector Atomic, qui gérait les programmes quantiques à la DARPA. de 2010 à 2014.
La société, qui n'a pris aucun financement de capital-risque tout en accumulant plus de 50 millions de dollars de contrats de recherche gouvernementaux, travaille sur des projets avec la marine et la DARPA pour réduire ses horloges afin qu'elles soient plus petites que les bagages à main.
Toujours au RIMPAC, Vector Atomic a présenté un gravimètre quantique compact associé à un système de navigation inertielle standard qui promet de permettre aux navires de la marine de naviguer sans GPS. L'appareil mesure de minuscules changements dans la force de gravité locale dus aux variations du terrain sous-marin. En comparant les mesures avec une carte gravitationnelle, l'appareil a pu corriger la dérive du système de navigation inertielle du navire pour fixer avec précision l'emplacement du navire sur trois semaines d'utilisation, a déclaré Abo-Shaeer.
L'entreprise estime que d'ici deux à trois ans, elle pourra commencer à commercialiser une version économe en énergie suffisamment petite pour tenir dans le coffre d'une voiture.
Plusieurs autres sociétés travaillent sur des capteurs inertiels quantiques, dont la société australienne Q-CTRL, qui prévoit une démonstration sur le terrain à la mi-2023 d'un système de navigation quantique avec son partenaire Advanced Navigation. Infleqtion, basé au Colorado, fait partie d'un projet britannique visant à développer un système de positionnement quantique pour les véhicules individuels. Un gyroscope quantique que la société construit pour l'initiative sera testé en vol en 2024.
Communications
Grâce au financement de la DARPA, Infleqtion, qui a changé l'année dernière son nom de ColdQuanta, développe également des récepteurs radio quantiques pour remplacer les antennes paraboliques. Ils peuvent être réglés sur des fréquences à travers le spectre, des bandes HF et UHF utilisées par les radios tactiques militaires à la bande K utilisée par le réseau à large bande par satellite Starlink de SpaceX. La technologie permettra à un appareil de se substituer à ce que dix ensembles de récepteurs différents font aujourd'hui, a déclaré Clark.
D'ici 2025, la société prévoit de faire la démonstration d'un récepteur à six bandes de poche avec des lasers et une électronique dorsale réduite à la taille d'une petite boîte à chaussures.
Plus loin, Clark a déclaré qu'une technologie similaire pourrait être utilisée pour créer un émetteur multibande accordable. "Ce serait le Saint Graal", a-t-il dit Forbes. "Ce serait comme votre communicateur Star Trek, une transmission et une réception complètes dans un petit appareil."
Compétition
Alors que l'Union soviétique a produit certains des plus grands physiciens théoriciens du XXe siècle, il n'y a pas beaucoup de signes que la Russie développe aujourd'hui des technologies quantiques importantes, a déclaré le chercheur de la RAND, Edward Parker. Forbes.
Les travaux de la Chine dans le domaine de la technologie quantique sont concentrés dans de grands laboratoires nationaux. Cela pourrait le désavantager dans la commercialisation des capteurs quantiques par rapport aux États-Unis, avec son éventail d'entreprises privées, a déclaré Parker.
"Le véritable progrès à réaliser maintenant dans la détection quantique n'est pas nécessairement un travail de laboratoire ou un travail universitaire, mais sa mise en service", a déclaré Parker. "Je ne sais pas s'ils disposent de l'infrastructure du secteur privé pour faire ce genre de travail de fond."
PLUS DE FORBES
Source : https://www.forbes.com/sites/jeremybogaisky/2023/02/13/the-spy-balloon-is-just-the-start-venture-capital-joins-pentagon-in-spending-big- contrecarrer-la-chine-dans-la-guerre-technologique-quantique/